溫拌瀝青混合料的路用性能研究

田 靜

(山西省交通科學研究院，山西太原 030006)

溫拌瀝青混合料WMA(Warm Mix Asphalt)是一種新型的瀝青混合料，其實質是通過添加劑和工藝作用，能夠在明顯較低溫度條件下實現瀝青路面施工的瀝青混合料。WMA通常可以比同類型熱拌瀝青混合料的施工操作溫度下降30℃～60℃，因此減少了混合料生產過程中的燃油消耗，起到了降低成本、節約能源和保護環境的作用。本文從路用性能方面探討WMA在降低施工溫度的前提下，對瀝青混合料的影響［1］。

1 材料

1)瀝青。采用韓國SK-70號道路石油瀝青，其技術性能指標試驗結果見表1。

表1 瀝青的基本性質

2)集料。粗集料采用產自涇陽的堿性集料石灰巖，表面比較粗糙，無風化、無雜質。石料壓碎值為8%，表觀相對密度為2.82，洛杉磯磨耗損失為21%，吸水率為0.7%，針片狀顆粒含量為10%，泥土含量0.4%。細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質，并有適當的顆粒級配。試驗中采用石灰巖堿性集料，與瀝青有良好的粘結能力。表觀相對密度為2.78，砂當量為72.1%。

3)填料。石灰巖磨細礦粉的表觀密度為2.83 g/cm3，含水量為 0.5%，親水系數為 0.68。

4)添加劑。試驗中采用的瀝青降粘劑是SasoWMA蠟，SasoWMA是一種新型的溫拌瀝青混合料改性劑［2］，屬于長鏈脂肪族烴類物質，用于溫拌瀝青混合料中，不僅可以降低施工溫度、改善施工和易性，而且可以提高溫拌瀝青混合料的路用性能。SasoWMA外觀呈白色顆粒狀，不溶于水，常溫下為固態，對人體無害，其基本特性如表2所示。

5)溫拌瀝青的制備方法。SasoWMA熔點在100℃左右，是低熔點的有機材料，在溫度高于120℃時就以液體的形式存在，可以和瀝青均勻完美的融合在一起且不離析。因此可以直接添加，室內試驗一般采取濕拌的方式來制備溫拌瀝青。a.加熱瀝青至135℃，確保瀝青的良好流動性。b.按比例稱取SasoWMA添加劑，緩緩加入基質瀝青中，邊加入邊攪拌，一般應攪拌30 min左右，在攪拌的過程中也要保持瀝青的溫度穩定。SasoWMA按比例分次投入。

表2 SasoWMA基本性質

2 混合料設計

2.1 礦料級配

試驗采用AC-16瀝青混合料，其合成級配如圖1所示(集料級配以方孔篩作為控制標準)。

圖1 級配曲線圖

2.2 最佳瀝青用量

在確定了瀝青混合料的礦料級配以后，采用馬歇爾試驗確定最佳瀝青用量為4.8%。

2.3 溫拌瀝青混合料的配合比設計

溫拌瀝青混合料采用同熱拌瀝青混合料相同的級配和最佳瀝青用量。本文溫拌瀝青混合料配合比設計的驗證思路為:采用同熱拌瀝青混合料相同的配合比和材料，在不同溫度下成型試件，進行路用性能測試，并與熱拌瀝青混合料的試件做比較。這樣可以給熱拌瀝青混合料和溫拌瀝青混合料提供一個很好的比較平臺，在同一壓實水平下，能更準確地通過溫拌瀝青混合料與熱拌瀝青混合料性能上的差異找出問題的所在。同時驗證幾種溫拌瀝青混合料技術時，可節省很大的工作量。

拌和與壓實溫度是瀝青混合料配合比設計和質量控制的重要影響因素［3］。目前SasoWMA溫拌瀝青混合料的拌和與壓實溫度較熱拌瀝青混合料低20℃～30℃。本文成型SasoWMA溫拌瀝青混合料試件采用的拌和與壓實溫度較熱拌瀝青混合料低30℃，WMA及HMA兩種不同瀝青混合料在拌制過程中各個環節的溫度對比見表3。

表3 試驗溫度 ℃

3 試驗結果與分析

3.1 車轍試驗

車轍試驗與實際瀝青路面的車轍相關性較好，是最常用的瀝青混合料高溫性能評價試驗。通過測定試件的變形與時間或車輪通過次數之間的關系，計算瀝青混合料動穩定度DS(次/mm)。動穩定度是試驗溫度60℃、輪壓0.7 MPa條件下得到的指標，反映每變形1 mm輪壓所碾壓的次數。車轍試驗測得的動穩定度和車轍深度結果見圖2。

圖2 WMA與HMA的車轍試驗結果

由圖2可見，溫拌瀝青混合料的動穩定度比熱拌瀝青混合料有一定程度的提高，而車轍深度減小，說明溫拌瀝青混合料的高溫穩定性能較好，沒有因為混合料生產過程中拌和與壓實溫度的降低而出現壓實不足或因瀝青老化減輕而引起車轍破壞。其原因是路面正常使用溫度下，SasoWMA在結合料中形成晶格結構，提高了路面的高溫穩定性，增強了路面的抗車轍能力［4］。

3.2 彎曲試驗

彎曲試驗是在－10℃的低溫條件下，測定瀝青混合料在加載速率50 mm/min的條件下的抗彎拉強度RB、彎拉應變εB和彎曲破壞勁度模量SB，檢驗瀝青混合料的低溫抗裂性能。兩種混合料的彎曲試驗結果見表4。由表4可知，溫拌瀝青混合料的低溫抗彎拉強度較大，說明其能承受更大的荷載，這是因為SasoWMA能與部分被它吸附又溶解它的飽和組分一起逐漸結晶析出，從而鎖定這些飽和的油類、蠟類組分，提高了瀝青的軟化點和強度。溫拌瀝青混合料的抗彎拉應變較小，而抗彎拉應變越大的混合料低溫抗裂性越好。溫拌瀝青混合料之所以低溫抗裂性較差，是因為混合料的拌和和成型溫度較低，影響了混合料的均勻性，使得混合料在低溫條件下更容易開裂。溫拌瀝青混合料的低溫性能主要由其基質瀝青決定。摻入適量的SasoWMA不能改變其對瀝青低溫柔性的貢獻。所以摻減粘劑的溫拌瀝青混合料的低溫性能，主要取決于基質瀝青。

表4 小梁彎曲試驗結果

3.3 水穩定性試驗

對于溫拌瀝青混合料，拌和溫度的降低可能導致集料中的水分沒有蒸發完全，而是被瀝青封閉在集料表面上，從而導致瀝青混合料發生水損害現象，因此，瀝青混合料的水穩定性檢驗是非常必要的。1)浸水馬歇爾試驗。浸水馬歇爾試驗是評價瀝青路面水穩定性的常用方法，根據浸水前后瀝青混合料物理、力學性能的降低程度來表征其水穩定性。2)凍融劈裂試驗。凍融劈裂試驗也是評價瀝青混合料水穩定性的試驗方法。它比一般的浸水試驗條件更苛刻，得到的試驗結果與實際情況較為吻合，是目前使用較為廣泛的試驗。如圖3所示為兩種混合料的水穩定性試驗結果。從圖3可見，溫拌瀝青混合料的浸水殘留穩定度與基質瀝青混合料相比有所降低，而凍融劈裂強度與基質瀝青混合料相差不大，說明降低混合料拌和與成型溫度對混合料的水穩定性有一定的影響，但影響不大，滿足了規范的要求。

圖3 水穩定性試驗結果

4 結語

1)溫拌瀝青混合料可以相對提高路面的高溫穩定性和增強路面的抗車轍能力，而且在低溫性能和水穩定性方面也能滿足規范的要求。2)溫拌瀝青混合料可以降低混合料的生產溫度，減少混合料生產過程中的能源消耗和環境污染。

［1］田 靜.低能耗瀝青路面混合料選型與施工工藝研究［D］.西安:長安大學，2010.

［2］重慶中交科技股份有限公司.SasoWMA溫拌瀝青改性劑技術手冊［Z］.2011

［3］陳春艷.Sasowam及Sasobit改性瀝青及溫拌混合料溫度性能對比試驗研究［J］.山西交通科技，2012(4):29-30.

［4］張 銳，黃曉明.添加Sasobit的瀝青與瀝青混合料性能分析［J］.交通運輸工程學報，2007，7(4):15-16.